中断

嵌入式

中断（Interrupt）是一种机制，允许外部或内部事件在发生时打断处理器正在执行的任务，使处理器暂时转移去处理这些事件。

在嵌入式系统中，中断可以是由硬件外设产生的信号，也可以是处理器内部条件触发的事件。处理器在响应中断时，会暂停当前执行的程序，保存上下文，执行特定的中断服务程序（ISR，Interrupt Service Routine），并在处理完中断后恢复并继续执行原来的任务。

中断源

中断源 是引发中断事件的硬件或软件模块。常见的中断源包括以下几类：

  • 外部中断：来自外部设备的信号。例如，外部按键、定时器溢出、串口数据接收完成等。
  • 内部中断：由处理器内部的模块或条件触发的中断。例如，除法错误、非法指令等。
  • 软件中断：通过软件指令触发的中断（例如，系统调用）。

常见的硬件中断源：

  1. 外部设备：如键盘、鼠标、按键等，通过物理事件引发中断。
  2. 定时器：定时器溢出（或达到预定计数值）后触发中断，用于定时操作或延时。
  3. 串口：如 UART 接收到数据后触发中断，以通知 MCU 读取数据。
  4. ADC（模数转换器）：当转换完成时，触发中断通知处理器读取转换结果。
  5. GPIO（通用输入/输出）：输入引脚电平变化（上升沿/下降沿）时触发中断。

中断寄存器

中断寄存器 是用于控制、管理和响应中断的寄存器。通过配置这些寄存器，开发者可以启用或屏蔽特定的中断、设置中断的优先级、读取中断标志等。每种处理器架构通常都有不同的中断控制寄存器，以下是常见的中断寄存器类型：

  1. 中断屏蔽寄存器（Interrupt Mask Register，IMR）：
    • 用于启用或禁用特定中断。当某个中断被屏蔽时，即使触发该中断源，也不会导致中断的产生。
    • 通过设置相应的位，可以允许某个中断或屏蔽某个中断。
  2. 中断优先级寄存器（Interrupt Priority Register，IPR）：
    • 设置不同中断的优先级。通常一个处理器可以处理多个中断，如果多个中断同时触发，处理器会优先响应优先级更高的中断。
  3. 中断标志寄存器（Interrupt Flag Register，IFR）：
    • 当某个中断源产生中断时，会在中断标志寄存器中置位，用于标识中断的发生。中断服务程序需要清除这个标志位，以避免中断重复触发。
  4. 中断控制寄存器（Interrupt Control Register，ICR）：
    • 管理中断的使能、模式、边沿检测等功能。通过配置该寄存器，开发者可以控制中断触发的条件，如上升沿、下降沿或电平触发。

中断函数

中断函数 或 中断服务程序（ISR，Interrupt Service Routine）是响应中断时执行的代码。当中断发生时，处理器暂停当前执行的任务，跳转到 ISR 处理函数，处理完成后再返回继续执行原来的任务。

中断服务函数通常简洁高效，因为在处理中断的过程中，主程序是暂停的，所以 ISR 的执行时间应尽可能短。

中断函数的特点：

  • 无需被显式调用：中断服务函数由硬件触发，不需要手动调用。
  • 执行时自动保存上下文：处理器进入中断函数时会自动保存当前上下文（寄存器、程序计数器等），退出时恢复。
  • 需要清除中断标志位：在某些平台上，中断服务函数需要手动清除中断标志位，否则该中断会一直重复触发。

中断使系统可以及时响应外部或内部的变化，而不必通过轮询或定时检查的方式，提高了处理效率和系统的实时性。

内部中断

内部中断 是由微控制器或处理器内部的事件触发的中断，通常与内部的硬件模块或处理器状态有关。这类中断不会依赖于外部输入信号，而是依靠 MCU 内部的条件或外设的运行情况来触发。

内部中断的触发方式：

  • 定时器溢出：当定时器达到预设值（如定时器计数溢出），会触发定时器中断。
  • 模数转换完成：在 ADC（模数转换器）完成数据采集并准备好转换结果时，触发中断通知处理器读取数据。
  • 看门狗定时器超时：看门狗定时器用于检测系统是否正常运行，如果看门狗定时器超时，系统会触发中断或复位。
  • 串口通信完成：当串口（UART、SPI、I2C）传输或接收数据完成时，触发中断来读取数据或处理错误。
  • 软件触发：处理器可以通过执行特定指令（如 ARM 架构中的 SWI 指令）来触发一个软件中断。

外部中断

外部中断 是一种硬件中断机制，用于处理外部设备或信号源的异步事件。由微控制器/处理器外部的物理事件或信号触发的中断，通常由外部设备或电路的输入信号变化导致。

外部中断的触发方式：

  • 引脚电平变化：外部设备通过微控制器的 GPIO 引脚发送信号。当某个输入引脚的电平发生变化（上升沿、下降沿、或高低电平），触发外部中断。例如，按钮按下或释放会改变引脚的电平状态，触发中断。
  • 外部传感器信号：一些外部传感器（如红外传感器、加速度计）在检测到环境变化时会向 MCU 发送信号，触发中断。
  • 外部计数器：某些外部设备会产生计数信号，MCU 可以通过外部中断捕获这些计数值进行处理。

STC8H 实现外部中断

查看数据手册了解中断的触发方式是什么(上升沿、下降沿、或高低电平)

STC8H外部中断表

STC8Hwaibzhongduanbiao

实现

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// main.c
#include "Exti.h"
#include "NVIC.h"

/******************** INT配置 ********************/
void Exti_config(void) {
    EXTI_InitTypeDef Exti_Init; //结构定义

    Exti_Init.EXTI_Mode = EXT_MODE_RiseFall;//中断模式,   EXT_MODE_RiseFall,EXT_MODE_Fall
    Ext_Inilize(EXT_INT0,&Exti_Init); //初始化
    //中断使能, ENABLE/DISABLE; 优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3
    NVIC_INT0_Init(ENABLE,Priority_0); 
}

void ext_int0_call(void) {
	// 当中断触发时的实现逻辑
}

=================================================================================
// Exit_lsr.c
extern void ext_int0_call();
//========================================================================
// 函数: INT0_ISR_Handler
// 描述: INT0中断函数.
// 参数: none.
// 返回: none.
// 版本: V1.0, 2020-09-23
//========================================================================
void INT0_ISR_Handler (void) interrupt INT0_VECTOR //进中断时已经清除标志
{
	ext_int0_call();
}